新型置换和替代结构的图像混沌加密算法

对一种典型的置乱和替代结构图像混沌加密算法进行了安全性分析,运用选择明文攻击方法成功破解了该算法中位置置乱和像素值替代变换的等效密钥,并能利用破解的等效密钥解密出目标明文.基于此,提出了一种基于混沌的改进型置换-替代结构图像加密算法.在改进算法的像素位置变换过程中,随机选择两个不同区域内的像素对进行位置交换,明显提高了像素的置乱度.在改进算法的像素值变换过程中,将像素值变换的扩散矢量与像素位置变换的置乱矢量相耦合,有效地提高了密钥矢量的破解难度.理论分析和实验结果表明,改进算法不仅增强了抵抗选择明(密)文攻击的能力,而且改善了密文随机性和敏感性等多项密码学性能.     

基于Arnold变换的图像置乱密码的安全性分析

研究了基于Arnold变换的图像置乱算法的安全性问题.该算法使用两个不同的Arnold变换矩阵,分别对明文图像进行一次全局置乱和一次分割置乱.结果分析表明,该算法的密钥空间小,不足以抵抗穷举密钥攻击.在选择明文攻击下,导出了两次Arnold变换等效密钥之间的确定性关系.这一关系有效地降低了整个密码系统的密钥空间,从而可以用较小的计算代价获得密钥.理论和实验结果均表明,该密码系统不够安全.     

基于多个一维混沌映射系统的多重加密算法

本文提出了一种新的基于多个一维混沌映射的对称加密算法,该算法利用了混沌系统的伪随机性;在加密或解密过程中,该算法产生了在固定区间的混沌伪随机序列,并对各种类型文件的信息进行了加密与解密处理,还分析了本密码系统的性能.实验结果发现:与Kocarev的算法相比,本算法的安全性明显增强了对已有的攻击方法有了更强的抵抗能力.     

基于L-R混沌系统和双重扩散的图像加密算法

为解决加密算法中的密码只受密钥控制、与明文无关,并且加密使用的混沌系统较为单一而容易被攻击破解、安全性差等问题,提出一种密钥与明文紧密相关联的双重扩散图像加密方案.将密钥分为两级,初始密钥代入超Lorenz混沌系统迭代生成混沌序列,运用混沌序列从明文图像中选像素点;为了提升加密效率,对已有的运算规则进行改进,将改进后的运算方式生成第二级密钥,代入Rossler混沌映射生成混沌序列用于加密,对明文按照"正向扩散-动态约瑟夫置乱-逆向扩散"的顺序实现加密.通过实验仿真,可以证明该算法具有抗统计和差分攻击能力,密钥空间足够的大,加密效率和安全性都很高,能够相当好的将图像信息隐藏,在信息安全方面有非常大的实际意义和应用价值.     

基于分段Logistic混沌映射的单向Hash函数

提出了一种基于循环迭代结构的明文消息分段Hash函数算法.该算法以明文消息和初始密钥作为混沌系统的初始条件,通过迭代计算过程中包含的循环移位操作保证了所给算法具有单向Hash函数的不可逆性、防伪造性以及初值敏感性等特点.为了有效改进基于混沌系统的单向Hash函数的安全性能,本文构造了一种分段非线性混沌映射:分段Logistic混沌映射.实验结果表明,基于分段Logistic混沌映射的Hash函数具有良好的单向性、弱碰撞性等性能.     

基于2D Chebyshev-Sine映射的图像加密算法

混沌系统因对初始条件和参数具有极度的敏感性、遍历性和不可预测性,被广泛应用于图像加密领域。提出了一种二维映射——二维Chebyshev-Sine映射。通过分析轨迹图得到映射,与其他混沌映射相比,此映射拥有更宽广的混沌范围和良好的遍历性,对初始条件和系统参数具有高度敏感性,实现成本相对较低。基于此,提出了一种线性混合层图像加密算法:通过行移位和列混合有效改变图像像素空间位置和像素频域中的值,同时使用了中国剩余定理的扩散原则。实验仿真结果证明,此加密算法具有抵抗差分攻击和选择明文攻击的性能,且运行速度快,安全性较高。     

基于混沌交换控制表与关联动态引擎的图像加密算法

为了解决当前基于混沌系统的图像加密算法因其存在明显的混沌周期性,且像素的置乱与扩散与明文无关,使其难以抵御明文攻击的不足,提出了基于混沌交换控制表与关联动态引擎扩散的图像加密算法.首先,根据明文像素总量与外部密钥,对Logistic映射进行迭代,输出两个量化混沌矩阵;设计混沌交换控制表,并根据明文尺寸,建立像素的X、Y位置表;随后,将输入明文分割为两个均等子块,利用混沌交换控制表、X位置表与Y位置表,定义像素置乱规则,对两个子块进行交叉混淆,改变像素位置,再组合这两个置乱子块,输出置乱密文;随后,引入Zigzag扫描机制,将置乱密文转换成1D序列,去除该序列中的第一个元素,利用剩余元素的总和对第一个元素完成加密,且通过构造动态引擎函数,设计了像素扩散模型,对剩余像素进行扩散,改变其像素值.实验结果显示:与当前混沌加密技术相比,所提算法有效消除了混沌周期性,其输出密文具有更高的安全性与抗明文攻击能力.     

基于耦合混沌和循环移位的彩色图像加密算法

针对彩色图像RGB分量的特点,为了提高加密的安全性能,改写Logistic、Cubic、Chebychev映射构造耦合混沌加密系统,由Henon混沌映射生成行列和像素循环移位矩阵,实现像素位置置乱和像素值的置换;设计了密钥参数动态扰动数学模型、RGB分量的单独和联合加密方案.该算法钥密空间大且敏感性强,直方图均匀且相关性小.通过水印、自然和绘画书法图像的仿真试验,结果表明该算法能有效抵抗穷举、统计和差分攻击的能力,彩色图像加密安全性高.     

Olympic：一种基于多明文的数据对称加密算法

当传统的对称加密算法遭受暴力攻击时,由于被加密的明文信息符合语义特征,攻击者可以从多个候选密钥中识别出正确的密钥以破解密码。为此,本文提出一种基于多明文的数据对称加密算法。该算法可以在一次加密过程中对n(n≥2)对明文和密钥执行加密操作,产生一个密文,并在解密过程中使用指定密钥对密文进行解密,以获得对应的明文。该算法将一对真正的明文和密钥与另外n-1对虚假的明文和密钥混合在一起进行加密,保证了即使所有明文和密钥都被破解,攻击者也无法确定真正的明文和密钥。另外,该加密算法通过引入密码盐增大破解密钥的难度,以进一步确保密钥的安全性。与传统对称加密算法相比,本文算法在抵御暴力攻击和防篡改方面具有更高的安全性。     

基于混沌加密的小波包盲水印算法

利用混沌系统的特点调制了两种不同的混沌序列,分别用于水印加密和子图像的抽取.对子图像进行小波包分解,通过修改小波包的系数来嵌入数字水印.水印的提取不需要原始图像,实现了盲提取.实验结果表明,该算法对于常见的JPEG压缩、高斯噪声,裁剪和缩放等攻击具有较好的鲁棒性.